專利名稱：用于造紙的儀器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于造紙的儀器，該儀器用于為確定化學(xué)添加劑的影響而測定纖維懸浮液的留著率(Retention)和排水能力(Entwaesserung)至少這兩個(gè)量。
背景技術(shù)：
留著(retention)和排水過程是在造紙過程中最重要的過程之一，在這個(gè)過程中發(fā)生細(xì)纖維和填料的絮凝。此外，用于加速排水的纖維水化膜被破壞。很多參數(shù)影響著這個(gè)過程，決定著紙張的質(zhì)量和造紙機(jī)的工作性能。除了化學(xué)添加劑之間的相互作用以外，這個(gè)過程還取決于一些物理變量，如溫度，剪切力和接觸時(shí)間。
添加劑如淀粉、顏料、熒光增白劑、濕強(qiáng)劑，特別是絮凝劑會與纖維發(fā)生形式復(fù)雜的反應(yīng)。為了優(yōu)化排水-和留著過程，對這些相互作用進(jìn)行系統(tǒng)的研究，是不可避免的。
對于留著率的測量，已公開“動(dòng)態(tài)濾水儀(Dynamic Drainage Jar)”方法。在該方法，纖維懸浮液在持續(xù)攪動(dòng)(不形成濾液層)的條件下，在一個(gè)濾網(wǎng)上排水。通過確定在纖維試樣中的固體含量和確定濾液，可以計(jì)算出總的留著率和填料的留著率。
同樣也已公開了排水能力計(jì)算的實(shí)驗(yàn)室測試。通常地，通過添加助留劑可能加速排水。通過排水的加速，可能節(jié)省用于干燥潮濕紙幅(Papierbahn)的蒸汽或者提高產(chǎn)量。另一方面，也已公開延緩排水速度的助留劑。由于這個(gè)原因，用于在造紙過程中控制該這些過程的實(shí)驗(yàn)室測試是必要的。
另一個(gè)造紙中必要的測試涉及游離度(Freeness)的測量。對此，已經(jīng)公開所謂的“肖伯爾-瑞格勒法(Schopper-Riegler-Verfahren)”，如在DIN ISO5267第1部分所描述的。
所有以上提及的方法，通常都要在特殊的測量儀器中。此外，在方法的實(shí)施過程中，通過對大多數(shù)為復(fù)雜的儀器的使用，通常會出現(xiàn)頗為可觀的問題，所以測量結(jié)果常常依賴于執(zhí)行人員的技巧，或者說至少是受到影響的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于，提供一種簡單的儀器，借助這種儀器，對于造紙過程中必要的測量值可以簡單且可靠的方式供使用。
本發(fā)明的任務(wù)是通過一種按照權(quán)利要求1的儀器得到解決。具體地說，該任務(wù)是通過一種用于造紙的儀器得到解決，該儀器用于為確定化學(xué)添加劑的影響而測定纖維懸浮液的留著率和排水能力至少這兩個(gè)量。該儀器包括，一個(gè)用于盛裝纖維懸浮液試樣的測量容器，一個(gè)在測量容器的底部上的用于蓋住濾液出口的過濾器，一個(gè)用于蓋住過濾器使之與試樣隔開的隔離元件，一個(gè)用來在試樣中引入剪切力的剪切裝置(Schereinrichtung)，一個(gè)用于在在留著率的測量過程中使過濾器保持暢通的疏通裝置(Freihalteeinrichtung)，一個(gè)用于接收試樣濾液的接收容器，一個(gè)用來計(jì)量并添加至少一種化學(xué)添加劑至試樣中的計(jì)量添加裝置，以及一個(gè)控制裝置，該控制裝置是這樣設(shè)計(jì)并與隔離元件相連，使得過濾器在測量留著率時(shí)添加劑的添加過程中被蓋住。
因此，本發(fā)明的要點(diǎn)在于，一種或同樣的儀器不僅可用于測量留著率也可用于測量排水能力；和在這兩個(gè)測量過程中，過濾器在真正的測量過程之前添加添加劑的過程中都是被蓋住的。由此不僅儀器的結(jié)構(gòu)得到簡化，還使留著率的測量更加準(zhǔn)確且可更好地再現(xiàn)，因?yàn)樵谔砑觿┑奶砑訒r(shí)，測量尚未進(jìn)行，另一方面也可以在添加劑添加完以后直接開始測量。用于在留著率測量時(shí)使過濾器保持暢通的疏通裝置(攪拌裝置)在排水能力測量時(shí)不工作。
優(yōu)選地，控制測量裝置是這樣設(shè)計(jì)并與剪切裝置相連，，使得在排水能力和留著率的測量之前和/或測量時(shí)，試樣經(jīng)受設(shè)定的剪切力。當(dāng)選擇很小的剪切力時(shí)，通過剪切裝置就可以發(fā)生一個(gè)簡單的“攪拌過程”。
優(yōu)選地，控制裝置是這樣設(shè)計(jì)，使得剪切裝置是按照一個(gè)存儲的剪切曲線(Scherprofil)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)由此就可能使得測量能模仿在實(shí)際中出現(xiàn)的剪力荷載的變化過程，以致測量更好符合實(shí)際情況。
優(yōu)選地，在過濾器之后設(shè)置一個(gè)閥裝置，而且該閥裝置是這樣設(shè)計(jì)的，使得試樣濾液的第一餾分在測量開始時(shí)可導(dǎo)入接收容器的第1接收部分，而試樣濾液的第二餾分在經(jīng)過預(yù)先設(shè)定的時(shí)間之后或在完成預(yù)先設(shè)定的試樣濾液量之后可導(dǎo)入接收容器的第2接收部分。因此，特別是在測量留著率時(shí)，常常在濾網(wǎng)與出口閥之間形成的(微量)濾液可以被舍棄。
優(yōu)選地，設(shè)置一個(gè)與控制裝置相連的稱重裝置，以產(chǎn)生試樣濾液的重量測量值。因此可能獲得規(guī)定的曲線并為測量濾液量的最大值設(shè)置一個(gè)“停止重量”。這種設(shè)置可以自動(dòng)地，例如通過在達(dá)到一定的濾液量時(shí)關(guān)閉閥來完成。
優(yōu)選地，設(shè)置一個(gè)纖維測量裝置來測量濾液出口處的微粒含量。此處最適用的是一種眾所周知的測量裝置，其包括一個(gè)SSA-混濁度測量裝置，該裝置通過特殊的信號評價(jià)方法確定纖維微粒。由此可以在測量留著率時(shí)用特別簡單的方法獲得一個(gè)測量列。
優(yōu)選地，控制裝置是這樣設(shè)計(jì)并與混合裝置相連接的，使得試樣在添加添加劑之后與之混合。優(yōu)選地，該混合裝置是由剪切裝置構(gòu)成，以致不需要增加附加的器械來完成混合。另外，也可以保證(特別是在一個(gè)預(yù)設(shè)的混合曲線(Mischprofil)中)在真正的測量開始之前，添加劑與試樣均勻混合。
此外，優(yōu)選地，控制裝置還要這樣設(shè)計(jì)，使得留著率的測定在一段預(yù)先設(shè)定的時(shí)間之后停止。因此，可以獲得再現(xiàn)性很好的測量結(jié)果。
優(yōu)選地，設(shè)置一個(gè)計(jì)算裝置，用來換算在測量留著率時(shí)獲得的并且依賴于試樣溫度的測量值，所以在不同的試樣溫度下也能回算到一個(gè)統(tǒng)一的“標(biāo)準(zhǔn)溫度”，而不需要使用者采取特別的措施。


下面借助實(shí)施例附圖進(jìn)一步闡述本發(fā)明。其中，圖1為按照本發(fā)明的裝置的一個(gè)實(shí)施方式，這里的隔離元件為了測量排水能力和游離度(Mahlgrad)而閉合；圖2為按照圖1、帶有打開的隔離元件的一個(gè)布置，圖3為按照圖1的、但是帶有安裝在裝置上的纖維測量裝置和閥的一個(gè)布置，圖4為按照圖3的、帶有為測量留著率而打開的隔離元件的一個(gè)布置。
具體實(shí)施例方式
在下面的說明中，相同的和功能相同的部件均采用相同的標(biāo)號。
如圖1所示，這里所示的按照本發(fā)明的儀器的一個(gè)實(shí)施方式包括一個(gè)測量容器10，在該容器中可以盛裝試樣11。測量容器10具有一個(gè)底部12(見圖2)，在該底部上裝有一個(gè)過濾器20。在過濾器20的下方有一個(gè)漏斗形狀的接收體14，該接收體包含一個(gè)設(shè)在其下面的濾液出口13，在該濾液出口的下方設(shè)有一個(gè)接收容器40。
在測量容器10的內(nèi)部，設(shè)有一個(gè)功能單元30，該功能單元包括一個(gè)隔離錐體31，剪切葉片32和攪拌葉片33。隔離錐體31可以與裝在其內(nèi)的可轉(zhuǎn)動(dòng)的攪拌葉片33一起通過升降馬達(dá)上升和下降。攪拌葉片33的轉(zhuǎn)動(dòng)通過旋轉(zhuǎn)馬達(dá)實(shí)現(xiàn)。
為了添加劑的計(jì)量添加，設(shè)有數(shù)個(gè)計(jì)量添加裝置，在圖1中只示出其中一個(gè)(標(biāo)記為50)。
為了測量被注入到測量容器10中的試樣的溫度，設(shè)有是溫度傳感器64，同時(shí)濾液的重量是借助一個(gè)秤17進(jìn)行測量，在該秤上放置接收容器40。
馬達(dá)51和52，溫度傳感器64以及秤17與控制裝置(電性)相連，所以一方面測量信號(溫度，重量)可以輸入到控制裝置60中，另一方面馬達(dá)51和52也能受到控制裝置60的控制。在這里所示的本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式中，計(jì)量添加裝置50也是同樣為了控制而與控制裝置60相連，但是也可以是手動(dòng)控制。
從圖3和圖4可以看到，在隔離錐體31內(nèi)裝有一個(gè)疏通攪拌器34，它在隔離錐體升起時(shí)(見圖4)下降到貼近過濾器20的地方并被置于轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)，所以在過濾器20上不會形成濾餅，從而也不會由此而改變過濾器的特性。
此外，按照圖3和4的布置與按照圖1和2的布置是通過一個(gè)設(shè)置在接收體14’內(nèi)的纖維測量裝置相互區(qū)別，該纖維測量裝置可以特別是所謂的SSA-測量裝置，以及作為例如從Paper Technology雜志1993年4月，第36至40頁中揭露的這樣的裝置而為人所知。
此外，在本發(fā)明的這個(gè)實(shí)施方式中，設(shè)有一個(gè)閥21，通過該閥，濾液出口13可以通向二級濾液出口13’或者另一個(gè)二級濾液出口13”，其中為這兩個(gè)濾液出口13’和13”分別配給接收容器40的第1接收部分41和第2(較大的)接收部分42，所以，濾液可以根據(jù)閥21的調(diào)節(jié)被導(dǎo)入兩個(gè)接收部分41，42中的一個(gè)。閥21和纖維測量裝置22也都與控制裝置60相連。
下面闡述不同的測量過程。
排水能力測量首先在控制裝置60中設(shè)定計(jì)量添加添加劑的時(shí)刻。添加量既可以通過控制裝置60也可以手動(dòng)進(jìn)行控制。
此外，還要設(shè)定測量時(shí)間的界限，更具體地說，或者通過設(shè)定測量的過濾時(shí)間的最大值或者通過設(shè)定測量的濾液量的最大值。為了能夠更好地比較測量值，也將考慮在一定的持續(xù)時(shí)間(例如60秒)后的測量值，這些測量值可以與其它的同類值進(jìn)行比較。
此外，在測量開始之前設(shè)定一個(gè)攪拌曲線(Ruehrerprofil)，馬達(dá)51按照該曲線使攪動(dòng)葉片33轉(zhuǎn)動(dòng)。特別地，在這里要輸入攪拌器依次進(jìn)行的轉(zhuǎn)數(shù)，連同在各個(gè)轉(zhuǎn)數(shù)的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間。
在注入試樣后，程序開始運(yùn)行，這樣，在隔離錐體31降落時(shí)，添加劑通過計(jì)量添加裝置50進(jìn)行添加，并且攪拌器將其與注入的試樣按照預(yù)先設(shè)定的攪拌曲線進(jìn)行混合。
自然，也可以在加入添加劑前使所注入的試樣均勻，當(dāng)試樣的提取到測量之間存在一個(gè)較長時(shí)期時(shí)，這一點(diǎn)是要特別推薦的。
在走完攪拌曲線之后，通過馬達(dá)52將隔離錐體31升起，這樣就開始真正的過濾過程。一旦達(dá)到在曲線中設(shè)定的濾液量或者設(shè)定的時(shí)間值，就會結(jié)束測量。由控制裝置60記下的測量值(特別是與時(shí)間相關(guān)的濾液量)被遞交到一臺計(jì)算機(jī)(PC)以進(jìn)行進(jìn)一步的評價(jià)。在洗凈測量容器10以及特別是過濾器20后，該裝置就可以供下次測量使用。
游離度測量(Freeness)該測量與前面所描述的排水能力測量的不同特別在于，所注入的試樣(懸浮液)通常是不經(jīng)受剪切力。如果試樣在注入到測量容器10的時(shí)候沒有混合充分時(shí)，則也可以通過攪拌葉片33來進(jìn)行充分混合，其中由于設(shè)定很小的轉(zhuǎn)數(shù)，所以僅產(chǎn)生極小的剪切力。
測量是在隔離錐體31從濾網(wǎng)20上升起后開始。過濾速度(單位時(shí)間內(nèi)的濾液量)的變化過程，是通過秤17由控制裝置60確定。當(dāng)過濾速度低于一個(gè)預(yù)先確定的值時(shí)，控制裝置60會顯示出“肖伯爾-瑞格勒值(Schopper-Riegler Wert)”。
因?yàn)樵嚇訙囟葘y量過程有顯著影響，通過控制裝置60或溫度傳感器64而記錄的測量過程可以借助一個(gè)存儲的溫度曲線進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，因此不必(像通常一樣)嚴(yán)格遵循試樣溫度值(通常是20攝氏度)。
留著率測量這里采用圖3和4所示的布置。
首先根據(jù)要監(jiān)測的造紙機(jī)調(diào)整過濾器20或者疏通攪拌器34的即將調(diào)整的攪拌速度。
然后在控制裝置60中設(shè)定預(yù)濾液(Vorfiltrat)的量，該預(yù)濾液通過二級濾液出口13”被導(dǎo)入到接收容器40的第1接收部分41，其中既可以設(shè)定持續(xù)時(shí)間也可以設(shè)定濾液的量(由秤17測量)。
此外，還要設(shè)定即將測量的濾液量的最大值或即將結(jié)束的過濾時(shí)間的最大值?？刂蒲b置60是這樣設(shè)計(jì)的，使得閥21將預(yù)先設(shè)定的值進(jìn)行轉(zhuǎn)換。
此外，還要預(yù)先設(shè)定攪拌葉片33和疏通攪拌器34的工作參數(shù)(持續(xù)時(shí)間，轉(zhuǎn)數(shù))。該預(yù)先設(shè)定(特別是確定即將引入的剪切力的攪拌葉片33)要根據(jù)要監(jiān)測的造紙機(jī)而選定。
另外，這里(如前述)也應(yīng)在加入添加劑前使注入的試樣均勻。
真正的留著率測量是在隔離錐體31關(guān)閉時(shí)攪拌葉片33完成預(yù)設(shè)的曲線后開始。在攪拌(剪切)停止后，控制裝置60打開隔離錐體31。疏通攪拌器34(繼續(xù))工作。閥21由控制裝置60這樣控制將預(yù)濾液引入到第1接收部分41，(在達(dá)到預(yù)定的時(shí)間或者量以后)通過轉(zhuǎn)換閥21將濾液引入到第2接收部分42。在這段時(shí)間內(nèi)通過的濾液(不是預(yù)濾液)都要經(jīng)過纖維測量裝置22，其測量值保存在控制裝置60中。由此可以確定濾液的漿料稠度(Stoffdichte)和總的漿料稠度，以及精細(xì)材料和填料濃度。具體可參考前文指出的出版物。
參考數(shù)字列表10測量容器11試樣
12底部13濾液出口14接收體17秤20過濾器21閥裝置22纖維-測量裝置30功能單元31隔離錐體32剪切葉片33攪拌葉片34疏通攪拌器40接收容器41第1接收部分42第2接收部分50計(jì)量添加裝置51旋轉(zhuǎn)馬達(dá)52升降馬達(dá)60控制裝置64溫度傳感器
權(quán)利要求
1.用于造紙的儀器，該儀器用于表現(xiàn)化學(xué)添加劑的影響而測定纖維懸浮液的留著率和排水能力至少這兩個(gè)量，包括一個(gè)用于盛裝纖維懸浮液試樣(11)的測量容器(10)，一個(gè)在測量容器(10)的底部(12)上的用于蓋住濾液出口(13)的過濾器(20)，一個(gè)用于蓋住過濾器(20)使之與試樣(11)隔開的隔離元件(31)，一個(gè)用來在試樣(11)中引入剪切力的剪切裝置(32，33)，一個(gè)用于使過濾器(20)在留著率的測量過程中保持暢通的疏通裝置(34)，一個(gè)用來接收試樣濾液的接收容器(40)，一個(gè)用來計(jì)量并添加至少一種化學(xué)添加劑至試樣(11)中的計(jì)量添加裝置(50)，和一個(gè)控制裝置(60)，該控制裝置是這樣設(shè)計(jì)并與隔離元件(31)相連，使得過濾器(20)在測量留著率以及添加劑的添加過程中被蓋住。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的儀器，其特征在于，所述的控制裝置(60)是這樣設(shè)計(jì)并與剪切裝置(32，33)相連，使得試樣在排水能力和留著率的測量之前和/或測量時(shí)受到設(shè)定的剪切力。
3.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求，特別是根據(jù)權(quán)利要求2所述的儀器，其特征在于，所述的控制裝置(60)是這樣設(shè)計(jì)的，使得剪切裝置(32，33)是按照一個(gè)存儲的剪切曲線進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求，特別是根據(jù)權(quán)利要求3所述的儀器，其特征在于，一個(gè)閥裝置(21)是這樣設(shè)置在過濾器(20)之后，使得試樣濾液的第一餾分在測量開始時(shí)可導(dǎo)入接收容器(40)的第1接收部分(41)，而試樣濾液的第二餾分則經(jīng)過一段預(yù)先設(shè)定的時(shí)間之后或在完成預(yù)先設(shè)定的濾液量之后可導(dǎo)入接收容器(40)的第2接收部分(42)。
5.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的儀器，其特征在于一個(gè)與控制裝置(60)相連的稱重裝置(17)，用于產(chǎn)生試樣濾液的重量值。
6.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求，特別是根據(jù)權(quán)利要求5所述的儀器，其特征在于，所述的控制裝置(60)是這樣設(shè)計(jì)的，使得在試樣濾液的重量達(dá)到一個(gè)預(yù)先設(shè)定的值時(shí)結(jié)束測量。
7.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的儀器，其特征在于一個(gè)纖維測量裝置(22)，用于測量在濾液出口(13)處的微小顆粒含量。
8.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求，特別是根據(jù)權(quán)利要求7所述的儀器，其特征在于，所述的纖維測量裝置(22)包括一個(gè)SSA-混濁度測量裝置。
9.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的儀器，其特征在于，所述的控制裝置(60)是這樣設(shè)計(jì)并與混合裝置(32，33)相連，使得試樣在加入添加劑之前和/或在添加后與之混合。
10.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求，特別是根據(jù)權(quán)利要求9所述的儀器，其特征在于，所述的混合裝置由剪切裝置(32，33)構(gòu)成。
11.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的儀器，其特征在于，所述的控制裝置(60)是這樣設(shè)計(jì)的，使得經(jīng)過一段預(yù)先設(shè)定的時(shí)間之后停止測量。
12.根據(jù)以上任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的儀器，其特征在于一個(gè)用來換算在測量留著率時(shí)得到的、并且依賴于試樣溫度的測量值的計(jì)算裝置。
全文摘要
本發(fā)明使用一種用于造紙的(實(shí)驗(yàn)室)儀器，該儀器用于特別是在有化學(xué)添加劑的影響下，測定纖維懸浮液的留著率和排水能力。為了簡化這樣的測試的實(shí)施，推薦一種儀器，該儀器包括一個(gè)用于盛裝纖維懸浮液試樣的測量容器，一個(gè)在測量容器的底部蓋住濾液出口的過濾器，一個(gè)蓋住過濾器使之與試樣隔開的隔離元件，一個(gè)用來在試樣中引入剪切力的剪切裝置，一個(gè)用于使過濾器在留著率的測量過程中保持暢通的疏通裝置，一個(gè)用來接收試樣濾液的接收容器，一個(gè)用來計(jì)量并添加至少一種化學(xué)添加劑至試樣中的計(jì)量添加裝置，一個(gè)控制裝置，該控制裝置是這樣設(shè)計(jì)并與隔離元件相連，使得過濾器在測量留著率以及添加劑的添加過程中被蓋住。
文檔編號G01N33/34GK1890431SQ200480036603
公開日2007年1月3日 申請日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月11日
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